3.1重組DNA技術(shù)的基本工具課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

3.1重組DNA技術(shù)的基本工具學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解基因工程的概念（生命觀念)2.簡述三種工具與作用，區(qū)分DNA連接酶與DNA聚合酶（生命觀念）3.說出基因工程中作為載體需要具備的條件（科學(xué)思維）4.利用重基因工程基本原理探究遺傳病診斷等社會實(shí)踐

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲，當(dāng)番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會大大下降?？茖W(xué)家通過精心設(shè)計(jì)，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對如此微小的分子進(jìn)行操作，是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，更需要專門的“分子工具”。那么，科學(xué)家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？【提示】科學(xué)家用到了限制酶、DNA連接酶、載體等“分子工具”。限制酶能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并將DNA雙鏈切斷，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成，即催化一個(gè)DNA片段3'端的羥基與另ー個(gè)DNA片段5'端的磷酸基團(tuán)上的羥基連接起來形成酯鍵。載體上可以插入外源基因，它能攜帶該基因進(jìn)入受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或者整合到受體DNA上，隨著受體DNA同步復(fù)制。載體一般還帶有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組DNA分子的篩選。我們每天吃很多動(dòng)植物食材，也攝入了它們的DNA，但是我們并沒有因此就被這些DNA操控。這是因?yàn)橥庠碊NA片段難以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，即使進(jìn)入也很難穩(wěn)定存在并表達(dá)。因此，基因工程需要運(yùn)輸工具（分子運(yùn)輸車）將外源目的基因安全運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞中。將外源目的基因切割并做成運(yùn)輸車的一部分，可以保證運(yùn)輸成功，這就需要用分子手術(shù)刀對DNA進(jìn)行切割，并使用分子縫合針把它們縫合起來。分子運(yùn)輸車分子手術(shù)刀分子縫合針⒈主要來源：主要從原核生物中分離純化思考根據(jù)你所掌握的知識你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。一、限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀⒉種類與命名：現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)核酸切酶(限制酶)。練習(xí)：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ、HindⅢ粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratia

marcesens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ3.作用特點(diǎn)（1）識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列例如：大腸桿菌的EcoRⅠ限制酶只能識別GAATTC序列，（2）在特定的位點(diǎn)切割DNA分子。并在G和A之間切開?！禺愋韵拗菩院怂醿?nèi)切酶——分子手術(shù)刀4、作用：特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀5、結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀大多數(shù)限制酶的識別序列由6個(gè)核苷酸組成,少數(shù)的識別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成項(xiàng)目內(nèi)容種類作用對象作用原理作用結(jié)果T4DNA連接酶E·coli

DNA連接酶可作用于黏性末端和平末端只作用于黏性末端DNA片段形成磷酸二酯鍵形成重組DNA分子二、DNA連接酶——分子縫合針AATTCGGCTTAADNA連接酶的作用判斷以下說法是否正確：（1）兩個(gè)DNA片段的黏性末端必須互補(bǔ)才能通過DNA連接酶連接起來。（2）T4DNA連接酶連接平末端的效率和連接黏性末端的效率相同。（3）DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。因?yàn)轲ば阅┒说膲A基是互補(bǔ)的，在連接時(shí)，黏性末端可以通過堿基互補(bǔ)配對，加快DNA連接酶的連接速度，而平末端則不能。復(fù)習(xí)：DNA復(fù)制解旋酶DNA聚合酶根據(jù)所學(xué)知識，完成以下填空：①限制酶②解旋酶③DNA連接酶④DNA聚合酶⑤RNA聚合酶baA.切斷a處的酶為_______

B.連接a處的酶為_______C.切斷b處的酶為_______①③④②a：磷酸二酯鍵；b：氫鍵DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不同點(diǎn)模板作用對象

作用結(jié)果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)

不需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復(fù)制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵需要DNA一條鏈為模板（記在P72頁）三、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

外源基因很難進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入后也不容易穩(wěn)定存在并表達(dá)，怎么解決這個(gè)問題呢？

將外源基因送入受體細(xì)胞，還需要有運(yùn)輸工具，這就是分子運(yùn)輸車，又叫載體或運(yùn)載體。作用作為運(yùn)輸工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞內(nèi)。1．載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”（1）載體要與外源基因連接，需要具備什么條件？

具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)供外源DNA片段插入。（2）要使攜帶的外源基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，需要具備什么條件？

能在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。（3）為了便于篩選重組DNA分子，載體需要具備什么條件？

具有標(biāo)記基因，用于篩選含重組DNA分子的細(xì)胞。常見的標(biāo)記基因有四環(huán)素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等。2．具備的條件基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

（1）最常用的載體是質(zhì)粒

質(zhì)粒是一種裸露的結(jié)構(gòu)簡單的，獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子。質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體。

質(zhì)粒來源于細(xì)菌、霉菌和酵母菌等的細(xì)胞質(zhì)，對細(xì)胞的正常生活幾乎沒有影響，最常用的是大腸桿菌質(zhì)粒。3．載體的種類基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”（1）最常用的載體是質(zhì)?；蚬こ讨杏玫馁|(zhì)粒都是天然質(zhì)粒嗎？

真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。例如加上一些特殊的標(biāo)記基因。（2）噬菌體（3）動(dòng)植物病毒它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。3．載體的種類【反饋練習(xí)】質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，它的主要特點(diǎn)是（）①能自主復(fù)制②不能自主復(fù)制③結(jié)構(gòu)很?、艿鞍踪|(zhì)⑤環(huán)狀RNA⑥環(huán)狀DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦C【反饋練習(xí)】下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是（）A.